Trăim într-un univers tridimensional cu trei dimensiuni spațiale și un timp suplimentar. Cu toate acestea, experimentele a două grupuri de oameni de știință au arătat că prezența celei de-a patra dimensiuni spațiale este într-adevăr posibilă și nu se limitează la direcții simple în sus și în jos, la stânga și la dreapta, precum și înainte și înapoi.
Trebuie să se țină cont imediat că astfel de concluzii contrazic legile binecunoscute ale fizicii, s-au bazat pe calcule foarte complexe, experimente parțial teoretice și folosind legile mecanicii cuantice.
Comparând rezultatele observării a două medii bidimensionale special create, două echipe independente de oameni de știință din Europa și Statele Unite au reușit să găsească drumul către a patra dimensiune spațială, generând așa-numitul efect cuantic Hall - fenomenul conductivității unui gaz bidimensional la temperaturi scăzute în câmpuri magnetice puternice.
„Fizic, nu avem spațiu în 4 dimensiuni, dar putem obține efectul cuantic dimensional 4 cu un sistem de dimensiuni reduse, deoarece sistemul de dimensiuni înalte este codat în structura sa complexă”, spune Makael Rechtsman, profesor la Universitatea din Pennsylvania.
„S-ar putea să putem veni cu fizica nouă într-o dimensiune superioară și apoi să creăm dispozitive care au acest avantaj în dimensiunile inferioare.”
Cu alte cuvinte, obiectele 3D aruncă umbre 2D din care puteți ghici forma acestor obiecte. Observând unele sisteme tridimensionale fizice reale, putem înțelege ceva despre natura lor în patru dimensiuni, deoarece, potrivit fizicienilor, obiectele tridimensionale pot fi umbre ale obiectelor în patru dimensiuni care apar în dimensiuni inferioare. Toate acestea pot duce la unele noi descoperiri fundamentale în știință.
Datorită unor calcule foarte sofisticate, pentru care a fost acordat Premiul Nobel în 2016, știm acum că efectul cuantic Hall indică existența unei a patra dimensiuni în spațiu. Ultimele experimente realizate de două echipe de fizicieni, publicate în revista Nature, ne oferă un exemplu despre efectele pe care le poate avea această a patra dimensiune.
O echipă europeană de oameni de știință a răcit atomii până la zero absolut și a folosit lasere pentru a le plasa într-o grilaj bidimensional. Prin aplicarea unei „pompe” cuantice pentru a excita atomii prinși, fizicienii au observat mici variații ale mișcării care corespund manifestărilor efectului cuantic Hall 4D, indicând faptul că această a patra dimensiune ar putea fi accesată.
Video promotional:
Echipa americană de fizicieni a folosit, de asemenea, lasere, dar pentru a controla lumina care trece prin blocul de sticlă. Simulând efectul unui câmp electric asupra particulelor încărcate, oamenii de știință au putut, de asemenea, să observe efectele efectului cuantic 4D Hall.
Potrivit oamenilor de știință, ambele experimente se completează reciproc perfect.
Desigur, nu avem acces fizic la această lume în patru dimensiuni (din moment ce suntem prinși în spațiul tridimensional), dar oamenii de știință cred că prin mecanica cuantică putem învăța mai multe despre spațiul în patru dimensiuni și să ne extindem cunoștințele limitate despre univers.
Pentru claritate, vă recomandăm să vizionați videoclipul de mai jos. Acesta arată cum un personaj dintr-o platformă 2D se găsește brusc într-o lume 3D. Conform perspectivei noastre, ni se va părea că suntem încă într-o lume bidimensională, dar pe măsură ce ne deplasăm în ea vom vedea unele distorsiuni ale spațiului, deoarece lumea tridimensională va fi suprapusă pe un plan bidimensional. Oamenii de știință au observat distorsiuni similare în experimentele descrise mai sus. Aceștia au indicat existența unui spațiu în patru dimensiuni, pe care nu îl putem vedea fizic, dar ale cărui efecte sunt suprapuse planului nostru tridimensional.
În ciuda faptului că fizic nu putem ajunge într-un spațiu în patru dimensiuni, am primit dovezi ale existenței sale și o imagine mai clară a modului în care funcționează. Oamenii de știință, la rândul lor, doresc să utilizeze rezultatele acestor observații pentru analize mai detaliate. Cine știe, poate în cursul lucrărilor ulterioare vor putea face alte descoperiri.
Nikolay Khizhnyak
